摘要
石棉纤维在人肺中的可追溯性是讨论的问题,特别是对于菊花植物。这个问题对于差异诊断,风险评估和职业赔偿具有很高的意义。目前没有内部内部纵向信息。这项研究解决了人类肺部中石棉纤维负担是否随着曝光后的时间而减少的问题。
筛选德国间皮瘤注册的数据库,用于患有每克湿肺的至少500个纤维的石棉体数量,这些患者在4年的最小间隔下分析了两次不同的组织自切。
在大约8年(范围4-21岁范围)的中位间隔发现了12个具有各个纵向信息的数据集。在暴露后(中位数:手术,9.5年;尸检,22岁)进行两次检查。肺部石棉纤维负担在两次检查之间稳定(每克湿肺的中位数1623/4269石棉体)。电子显微镜表明菊花的优势(中位数80%)。
这项研究是第一次提出有关石棉纤维在活的人类肺部负担的纵向个人数据。角闪石和温石棉的高生物持久性为纤维毒性,特别是与石棉有关的疾病的长潜伏期提供了机理解释。
摘要
个人内部纵向数据显示:活性人类肺部的石棉纤维负担多年来稳定http://ow.ly/VtPF30bRETz
介绍
与石棉有关的主要健康危害是纤胺和致癌性,肺癌和间皮瘤作为主要代表。已经表明,发展间皮瘤或肺癌的风险与肺的石棉纤维负担成比例地增加[1[已发现胸膜斑块的程度与肺组织中的纤维数相关[2].因此,纤维清除率和生物持久性被认为是恶性和非恶性疾病诊断和风险评估的最重要的因素。
从第一间石棉的潜伏期暴露于石棉诱导的疾病的表现可能是10-60岁,血糖和斑块和肺癌和间皮瘤的更长时间较短。因此,在曝光停止后,可能会发生无石棉相关的疾病。因此,长期间隔后肺组织中石棉纤维的可追溯性问题具有重要意义,例如用于分化石棉和进一步的纤维化肺病,如特发性肺纤维化(IPF)[3.那4.].在这种情况下,肺尘埃分析被认为是一种有价值的工具[5.那6.].
长期以来,对接触石棉的工人肺部的石棉纤维进行分析,以确定接触石棉与疾病之间的联系[7.].消化组织,通过光学显微镜,相位对比或扫描电子显微镜(SEM)计数在膜过滤器和纤维上的消化物。也可以使用透射电子显微镜(TEM)。此外,可以用能量分散X射线(EDX)微明分析纤维类型[6.].重要的是要知道,对于评估石棉纤维负担,应该经验丰富,具有标准化的协议,并使用相同方法建立的参考值[6.].
众所周知,人肺中的温石棉纤维数量低于角闪石纤维数量[8.-11],尽管温石棉在工业上更常用。这可以用以下事实来解释:温石棉纤维容易磨损,非常柔韧,如果接触到酸就会分解[12[因此,从肺部加速吸入的吸入菊花纤维的清除声音合理相似词[13].虽然没有人质疑闪石纤维的危险性[8.那14],温石棉纤维的影响还有待讨论[15那16,需要进一步的研究[17].
使用不同的方法,在实验动物研究中研究了石棉纤维的持久性[18那19].在加拿大的石棉矿工中进行的人类调查[8.那14]及澳大利亚[20.用分析电子显微镜测定纤维计数,用常规光镜测定石棉体。工作环境中空气中的石棉浓度与尸检发现的肺组织中的纤维浓度有关。在另一项研究中,比较了不同暴露停止期患者的尸检样本[21].所有这些研究患有人类肺组织中没有石棉纤维负担的测量点,以比较它们的结果,因为它们的横截面设计。
而不是通过近似和外推法获得石棉纤维的半衰期[8.那14那20.],本研究的目的是提供基于石棉疾病患者肺组织中间隔数年的纵向个体内石棉定量的数据。我们的样本取自同一病人的不同组织切除处。用相位差显微镜对石棉纤维负荷进行了常规计算。此外,还进行了EDX分析,以确定石棉纤维类型。
材料和方法
该研究是根据赫尔辛基宣言的原则进行的。仅在保险公司要求的尸检期间发生组织去除亲属给予所有尸检的同意。
数据筛选
德国间皮瘤登记册有23 955个数据集,这些数据集是在1987年至2015年期间对肺组织样本或支气管肺泡灌洗(BAL)进行常规检查时进行的石棉体计数。该数据集根据以下条件进行了筛选(请参见图1):
1)必须有石棉体计数的结果。
2)较早的石棉纤维纤维负担从外科或支气管肺泡灌洗。
3)每克湿肺组织中含有的石棉纤维最多超过500个。该过滤器确保了相关的石棉纤维负荷,以研究肺组织中石棉浓度的潜在降低。根据Roggli和Pratt[22]那每克湿肺组织中有200个石棉体相当于在一个5µm的切片厚度为2×2 cm的组织学标本中有两个石棉体。在德国,至少需要在1×1厘米的标本中有两个石棉体才能进行石棉沉着病的组织学诊断[23].给定2-4µm的切片厚度和2 ~ 4个切片标本,这相当于在肺尘埃分析中每克湿肺组织评估约500个石棉体。
4)分析时间间隔至少为4年的不同组织切除。
![图1](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/49/6/1602534/F1.medium.gif)
患者选择方案。流程流程表明如何过滤寄存器的数据库。AB:石棉尸体。
肺组织或BAL中石棉纤维负担分析
使用建立方法进行肺粉尘分析[27那28]并在石棉相关疾病的诊断和医学评估的指导方针中详细描述[23].简而言之,使用12%次氯酸钠消化福尔马林固定的肺组织样品或灌洗液。将裂解物通过2μmmillipore硝酸纤维素膜过滤,并在使用×200或×400放大率和相位对比度的曲折图案下在光学显微镜下检查。通过透射和偏振光分析的纤维。石棉体,伪石棉体,石棉纤维和具有不可识别的核心纤维的结构分别计算[29].为便于数据的可比性,原始历史计数方案提供的所有计数均计算为湿肺组织的克数。以下,所有石棉体/石棉纤维的浓度为每克湿肺组织。
鉴于肺组织中石棉体分布不均[29[只要可获得足够的组织,至少重复确定石棉纤维的含量。在尸检病例中,如果可能的话,分析在任一侧的上层和下叶中进行。注意在灰化分析中包括健康的无肿瘤肺实质[28-30.].所有个案都使用了测定石棉体浓度最高的样本[23].
电子显微镜
电子显微镜分析采用场能(FE)-扫描电镜(Carl-Zeiss AG, Oberkochen, Germany),如前所述[31[TEM(JEOL LTD,东京,日本),均与EDX分析系统相结合。对于TEM,通过碳涂覆的聚碳酸酯过滤器过滤消化物。将样品切出并置于栅格上,然后用氯仿折叠过滤器,最后使用第二薄碳蒸发栅格。我们仅为识别石棉纤维的性质而进行定性分析。该分析包括两种纤维,较长或短于5μm。
结果
数据库研究产生了12名具有石棉纤维负担的纵向数据患者的集体。组织去除是由于疑似肿瘤(58.3%),胸腔增稠(16.7%)或未知起源的肺纤维化(8.3%)。在16.7%的样品中,有前BAL可用(表1).50%的组织来自右肺,25%来自左肺。8.3%没有采样点,16.7%来自BAL。1987年至2011年进行了第一次组织切除/BAL和纤维分析。此时,患者最后一次接触石棉时间为3-29年(平均9.5年)。
在保险查询的背景下,1996年至2015年间尸检包括所有患者的纤维分析。死亡年龄范围从62到82年(中位数76.5岁)。肿瘤复发均为25%;在8.3%诊断出第二原发性肿瘤,腹膜间皮瘤在另外的8.3%中开发。在16.7%的紫衫三级患者诊断出来,但我的疾病均占(58.3%)(表2.).所有较高等级的患者患有严重的胸膜并发症,包括具有圆形或板的广泛的斑块,弥漫性胸膜纤维化,透明度,由于复发性胸膜炎而肺口咬合和胸膜增稠。所有患者都死于其石棉相关疾病。完整的调查结果列于补充材料中。职业历史列于表2..事件的时间过程如图所示图2.
![图2](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/49/6/1602534/F2.medium.gif)
事件的时间进程。出生说明、暴露时间和组织切除/支气管肺泡灌洗间隔时间(第一次手术纤维分析,第二次尸检纤维分析)与德国的石棉消耗量比较。t:吨。石棉消耗量的数据来源:[32].
组织去除之间的时间段从4到21年变化(中位数8年)。从每位患者那里获得最大计数第一个分析产生了1623(431-9750)的中值,第二个分析4269(714-53 663)每克湿肺组织(表1).从一个分析中考虑到所有计数考虑到肺部石棉体浓度在第一个组织切除和2018年(198-53 663)中显示了1313(49-9750)的中位数(图3).中间肺部石棉纤维浓度(石棉体和裸纤维的总量)在手术中为1623,在尸检(补充材料)处为2202。对于整个组,在调查时间内没有任何相关的石棉纤维负担减少(P = 0.9863,单侧Wilcoxon签名等级测试)。仅在8%中,无石棉体内从尸检的结果低于手术期间获得的样品。在这里,锥形石棉是尸检的主要纤维型(表1那图4).
用能量色散x射线(EDX)分析得到了相应的角闪纤维光谱。a)场发射扫描电镜图像,从暴露于石棉的患者肺组织中提取的边缘纤维。纤维长度大于5µm,小于3µm。10 000倍放大。b)含镁(Mg)、硅(Si)和铁(Fe)的纤维的EDX光谱。纤维的元素组成和形态是典型的角闪石。金(Au)信号来源于滤波器,应该被忽略。c)带有残留巨噬细胞体的闪石纤维的透射电镜图像和相应的EDX光谱(d)。铜(Cu)信号来源于网格,应该被忽略。
完成所有可用样品的电子显微镜分析(n = 6)。在33.3%的样品中,Fe-SEM / EDX分析(65%〜90%)发现了锥体的样品(表1那图4),但在其他66.7%的温石棉中以石棉纤维为主(占80%至95%的比例不同)(表1那图5).当通过TEM完成纤维分析时,百分比变化了一点点,但声明已确认(表1).菊花纤维的比例与石棉暴露的持续时间没有相关(p = 0.65; rho -0.24,Spearman's等级相关)或在最后的石棉暴露和组织分析之间的时间间隔(p = 0.74; rho 0.18 Spearman的等级测试)。
Chrysotile纤维具有通过能量分散X射线分析(EDX)获得的相应光谱。a)从由石棉暴露患者的肺组织提取的明显薄纤维的场发射扫描电子显微图像。纤维的长度大于10μm,用铁素体壳。6000倍放大率。b)具有镁(Mg),硅(Si)和铁(Fe)的石棉体剥蚀部分的EDX光谱。纤维的元素组成和形态是菊粉的典型。金(Au)信号来源于滤波器,应该被忽略。c)卷发纤维的透射电子显微镜图像和相应的EDX光谱(D)。
讨论
仅为科学或保险目的切除肺组织是不可接受的,在道德上也是不合理的[28].因此无法研究人类肺部的石棉纤维负担体内在预期的系统研究中。
这项研究首次提出了个体内纵向石棉纤维分析的数据,这些数据是通过标准化的分析程序获得的,在过去的几年中接触过石棉的患者的肺组织(图2).我们的研究结果表明,石棉在人肺中仍然可以证明,也可以在多年后鉴定菊花,并且在暴露停止后,随着时间的推移,肺组织中的石棉纤维浓度没有显着降低。
这里呈现的数据的独特益处是具有人肺组织的石棉纤维负担的测量点,以比较稍后的结果。早期研究在动物实验后定义了肺组织中石棉的生物衰竭[18那19那33]或假设模型,其估计基线暴露浓度测量空中石棉浓度在工作场所的浓度;然后将这些数据与尸检结果相关联[8.那10那14那20.].其他作者比较了不同时期的纤维计数[34那35].通过使用相同的方法,通过相位对比显微镜通过相位对比显微镜进行定量方式分析了我们的样品。自1987年以来,该实验室在这种方法中存在经验。
肺组织中的个体石棉浓度在两个组织自信之间的间隔为4-21岁之间保持稳定。其他作者报告说,在调查25年的肺组织中减少了石棉纤维负担[34]但是由于1972年石棉禁令,很容易解释这一点,因为1972年石棉禁止美国的绝缘产品。与其他作者形成鲜明对比,分析报告在本手稿中,涉及同一患者。因此,过去的石棉暴露对于两种分析相同,但在每种情况下早些时候发生了很多(图2).因此,在目前的数据中,暴露不是一个混杂因素。
假设人类肺内石棉浓度的变异七到10个因素[29]明确指出,我们90%的病人的石棉纤维浓度均在4-21年前的样本分析范围内(图3).这种关系与早期的潜伏期报告从10到60年的石棉相关疾病的潜伏期报告,这是通常在出现石棉时经常开发的[36].
在一些病人中,尸体解剖后获得的纤维数量高于手术后。这可能是由于众所周知的要求,即评估一个肺的多个组织样本,因为肺组织中石棉体分布不均[6.那26那29].这种适合纤维分析的多种组织样本只能通过尸检来收集。手术产生的组织大小有限,或者在肿瘤存在的情况下来自肿瘤的一侧。对侧叶可以从解剖组织中获取,如指南中所建议的那样[6.那26];此外,下叶也是可用的,通常含有较高的纤维计数。根据德国AMWF指引[23],我们占据了最高的数量表1但相对的结果图3考虑到所有的因素。由于组织可用性的限制,石棉仍从手术组织中得到明确证实。
具有相位对比度的光显微镜仅显示厚度超过0.2μm的石棉纤维。然而,光学微观计数的结果是对肺组织的整体石棉纤维负担的良好措施,并且可以用于比较分析[30.].
不像其他作者[28那29],我们没有池样品,但分别分析了它们。这种方法提供了解释石棉浓度与组织学的直接关系的机会。此外,还可以检测肺叶中的焦累积并进行适当评估,因为从一个叶片的给定样品不会被来自含有较低浓度的其他裂片的样品稀释。已显示肺部的无石棉相关变化主要影响下叶;只有在分别分析不同的样品时才会充分反映。
在16.7%的接触石棉可追溯到20年至29年之间的病例中,首次对BAL样本进行了肺尘分析。8-13年后的尸检证实了这一点。BAL确实有助于建立早期的石棉暴露,即使它可以追溯到很久以前[35那37那38].本研究再次证实了这一点。
EDX分析的纤维定性分析显示,大多数组织样本(66.7%)的主要纤维为温石棉,而石棉接触停止可以追溯到37年前。这与其他作者的研究结果一致,他们在德国病人的肺中发现了主要的温石棉[9.].相比之下,在英国,只有角闪虫可在尘肺病例中检出[11]但与对照组相比,卷曲浓度没有升高。这同样适用于北美进行的一项研究[39],再次在间皮瘤患者中发现amphible石棉。另一方面,在加拿大的矿工和米勒中,虽然仅涉及菊花纤维,但在加拿大的矿工和米勒中已经观察到与米尔米勒有关的疾病的增加。纤维在几年内肺组织中的证明[8.那14].对这一现象的解释可能是不同地区接触石棉的质量差异。可能,在肺组织中的驻留时间因温石棉纤维的来源和形状的不同而不同。
不同的组织制备和纤维分析技术可能是不同研究中不同结果的另一种解释。在肺尘埃分析中,只能检测到从组织中提取出来的石棉,而且在这一过程中不会丢失。温石棉在酸的作用下完全溶解[12].纤维也可以通过不受控制的超声用途破坏,或者在离心的多个步骤中可能丢失[28].对于电子显微镜分析,纤维体的主要部分被破坏以进入核心纤维。TEM所需的强光束也可能会破坏石棉纤维,导致显着的识别误差[40].在我们的常规检查中,非常重要的是在处理样品和不使用离心时将损失保持在尽可能低的水平。采用FE-SEM对芯纤维进行分析,其分辨率高于SEM;对纤维的损伤也比透射电镜小。因为透射电镜被认为是纤维分析的金标准[6.那26,我们也将此方法应用于现有的样品,确认FE-SEM数据。
本研究中的纤维类型的电子显微镜分析是在Autoptic组织中进行的。在整个调查期间,肺的石棉纤维负担总量保持不变。即使在第一次组织/ BAL抽样时,患者也不再暴露于石棉。因此,显然,锥形络合物纤维的比例没有相关变化,并且在4-21岁的调查期内,菊花浓度保持稳定。这也解释了为什么我们无法识别菊花含量和最后暴露的时间间隔或暴露持续时间之间的相关性。我们的结果与C发布的数据完美相关hur和德P.澳[21[谁发现菊花对倒话的比率(在这种情况下透闪石)浓度通过比较两组患者的短期和长时间间隔来曝光停止而不会随时间而变化。
由于被调查患者的石棉纤维浓度保持稳定,我们的数据表明,众所周知和科学公认的人体肺组织中石棉纤维的减少[8.那11那39]必须发生在很早的时间点。在第一批组织采样时,上一个石棉暴露已经止了3-29年前(中位数9.5年)。这意味着必须在此时间跨度发生菊花纤维的还原。我们的研究再次证实了C已被C发布的内容hur和德P.澳[21]:两项研究“暗示菊花在人肺中积聚的菊花失败反射了暴露后早期发生的事件,而不是长期的间隙机制”,最好是人类肺的自然防御机制解释,例如支气管黏膜纤毛清除和祛痰,并可能通过溶酶体酸水解。这与Churg发现的人肺组织中温石棉的半衰期几周到几个月是一致的[8.].除此之外,纤维的类型和几何形状似乎也起了一定作用。某些温石棉纤维,像角闪石纤维一样,已经成功地克服了肺的防御机制,并深入肺泡,但不能再被清除,因此可以在人类肺中追踪多年。
由于它们极端的生物衰竭,纤维不能通过肺巨噬细胞生物学减少。巨噬细胞死亡并形成典型的石棉尸体[7.那33].由于纤维的针状/针状结构,它们很容易被卡在肺实质的肺泡中,因此无法将其从系统中清除。人的肺没有防御机制可以消除侵袭性纤维从肺泡的肺。因此,石棉纤维会残留在肺部,持续存在会导致肺部疾病。对组织的持续刺激会导致慢性炎症,从而导致组织产生疤痕[36].多年来,不仅可以在肺组织中识别出角闪石纤维,还可以识别出温石棉纤维,这是由石棉纤维引起的尘肺病的典型特征。
温石棉的危害性正在讨论中。这个问题的答案对医生、毒理学家和职业及环境风险评估具有重要影响。我们独特的实验数据证实了石棉纤维的众所周知的特性(古希腊语中的石棉ἄσβεστο ζ =不腐)体内多年来。总的来说,这项研究非常清楚地表明,不仅是角闪石,而且温石棉石棉在人肺中的生物持久性都很高,从而为纤维的毒性和石棉相关疾病的长潜伏期提供了机制解释。
补充材料
披露
补充材料
是。联合国erj - 02534 - 2016 - _feder
R. Merget.erj - 02534 - 2016 - _merget
A. Tannapfel.ERJ-02534-2016_TANNAPFEL.
答:TheileERJ-02534-2016_THELE.
即Tischofferj - 02534 - 2016 - _tischoff
确认
我们感谢Berlinda Verdoodt对手稿的评论。
脚注
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利益冲突:可以在本文中找到披露www.qdcxjkg.com.
- 收到了2016年12月23日。
- 公认2017年2月26日。
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